Раздел 5. Физические основы строения материи…………………………..175

Глава одиннацатая. Элементы квантовой механики. Строение атома…175

11.1. Принцип неопределенности………………………………….....................175

11.2. Волна вероятности. Уравнение Шредингера……………….....................177

11.3. Волна вероятности ускоряющей частицы. Волновой пакет…………….180

11.4. Движение электрического заряда в центрально-симметричном

электрическом поле……………………………………………………………...182

Вопросы по одиннадцатой главе………………………………………………..190

Глава двенадцатая. Физические основы строение материи……………...191

12.1. Элементрные частицы………………………………………………….….191

12.2. Модели ядра………………………………………………………………..195

12.3. Ядерные процессы…………………………………………………………196

12.4. Структура атома. Энергетические уровни………………….....................198

12.5. Некоторые физические явления, обусловленные квантовыми

процессами в атомах……………………………………………………………..200

12.6. Формирование молекулярных структур………………………………….203

12.7. Агрегатные состояния вещества……………………………......................206

12.8. Твердое тело………………………………………………………………..206

Вопросы по двенадцатой главе………………………………………………….210

Приложения……………………………………………………………………..212

Список литературы…………………………………………………………….243

Цель и задачи курса

Данное пособие составлено для студентов, обучающихся специальностям техники и технологии сервиса. Особенностью выбранных ими профессий является то обстоятельство, что им придется иметь дело не с проектированием и разработкой новых приборов и оборудования, а ремонтом, монтажом и установкой разнообразных по физическим основам и техническим приемам средств бытовой техники и сервисного обслуживания.

Диапазон технических средств, применяемых в современ­ных бытовых условиях, чрезвычайно широк и продолжает неук­лонно умножаться. Это и электромеханические системы: лифты, кухон­ные комбайны, пылесосы, стиральные машины, вентиляторы, кондиционеры.

Это и электронно-термические системы: микроволновые, инфракрас­ные печи, электроплитки, электроутюги, сушилки. Это и механи­ческие системы – устройства затворов дверей, окон, сейфов, шка­фов, оконные витражи, сборные стеллажи, подвижные светиль­ники, механические подъемники, спортивные тренажеры.

Это и радиотехнические устройства – аудио- и видеотех­ника, радиоте­лефоны, радиозащитные системы, информационная, компьютер­ная техника.

Это и индивидуальный транспорт – от автомобилей до велосипедов. Это и средства рекламы и светотехники.

Это уст­ройства личной гигиены и спорта. Это индустрия отдыха, ту­ризма, торговли и общественного питания, обучения и воспитания детей.

Надо полагать, что в недалеком будущем в быту появятся роботы – механические уборщики помещений, горничные и эко­номки.

Все перечисленное лишь в крайне ограниченном виде де­монстрирует тот диапазон технических и технологических средств, с которыми придется сталкиваться выпускнику вуза, спе­циализирующегося на экономике сервиса. Ясно, что охватить этот диапазон сведений специальными и общетехническими дисцип­линами в том объёме, который даётся будущим инженерам – электромеханикам, механикам, радиотехникам, светотехникам, автотехникам, приборостроителям и т. д. невозможно.

Поэтому на курс физики для специалистов сферы сервиса ло­жится дополнительная нагрузка – взять на себя хотя бы часть сведений по всем этим направлениям общетехнических дисциплин инженерной деятельности. И это при том, что Государственный обра­зовательный стандарт не предусматривает увеличения объёма ча­сов по сравнению с этими другими специальностями. В данном пособии была сделана попытка изложить материал современной физики, чтобы он был с одной стороны предельно лаконичным (фактически представлял собой отредактированный курс лекций по физики), с другой стороны, излагал логическую взаимосвязь законов физики (т.е. не был справочником по физическим форму­лам). Эта сторона курса должна позволять студентам понимать физическую сущность не только конкретного, но и целой гаммы близких по принципу действия устройств. Естест­венно, что при этом пришлось пожертвовать многими разделами физики, описывающими исходные эксперименты или идеи, породившие современные её направления.

Еще одна причина, побудившая нас написать данное посо­бие, обусловлена специфическими требованиями дистанционного образования. Согласно утвержденному приказом №137 Минобр­науки России от 06.05.2005 года порядку использования дистанци­онных образовательных технологий главным элементом учебно–методического комплекса должен быть учебник на электронных носителях. При этом трудоемкость непосредственного освоения этого учебника слушателями предусматривается в объеме одной зачетной единицы (т. е. 36 часов) на семестр (всего три семестра). Это не считая лабораторных и практических занятий. Если исхо­дить из того, что за один час самостоятельной работы студент со средними способностями в состоянии усвоить не более 2,5 3 страниц учебника, нетрудно рассчитать, что направляемый ему по электронной почте учебник должен быть написан не более, чем на 200 250 страницах печатного текста. Подавляющее большинство вышедших за последние годы учебников [1,14,17,18,19,20] изло­жено на значительно большем количестве страниц. Правда, в 2005 году издательство «Высшая школа» выпустила «Краткий курс фи­зики» [17]. По своему объёму это пособие удовлетворяет требова­ниям дистанционного образования. Однако, как нам кажется, он не вполне вписывается в оговоренные выше особенности курса физики для специальностей сферы сервиса.

Все остальное – структура курса, подходы к обоснованию основных физических концепций, объем ознакомления с совре­менными теоретическими воззрениями – в данном пособии по возможности сохранено в том же объеме, что и в стандартных учебниках [1, 14, 17-20]. Предполагается также, что на прак­тических занятиях студенты будут пользоваться стандартным задачниками для высших технических учебных заведений [22], а также электронным учебным пособием “Открытая физика 2.6», разработанным преподавателями и студентами Московского физико-технического института совместно с рядом других ведущих Московских вузов [22 ].

Следует отметить, что ряд параграфов выделен мелким шрифтом. Мы рекомендуем студентам усвоить лишь их итоговые формулы, а сам их вывод просмотреть по желанию.